Evaluación del proceso de compostaje de dos mezclas de residuos avícolas
Publicado: 8 de junio de 2015
Por: Nicolas Riera, Virginia Della Torre, Pedro Rizzo, Mariano Butti, Fabiana M. Bressan, Natalia Zarate, Cristian Weigandt, Diana Crespo. Laboratorio de Transformación de Residuos, Instituto de Microbiología y Zoología Agrícola. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Buenos Aires, Argentina
Resumen
RESUMEN
Los residuos del sector avícola, principalmente guano (aves ponedoras) y cama de parrilleros (aves de engorde), pueden generar un impacto negativo en el ambiente contribuyendo a la contaminación de suelo, agua y aire. La estabilización aeróbica a través del compostaje es una alternativa de tratamiento para reducir la contaminación. El objetivo de este trabajo fue evaluar el proceso de compostaje en dos mezclas con diferentes porcentajes de residuos avícolas (guano de aves ponedoras y cama de pollos parrilleros). Se compostaron dos mezclas que contenían 81% y 70% de residuos avícolas durante 16 semanas. Las variables analizadas fueron: temperatura (T°), pH, conductividad eléctrica (CE), humedad (H), capacidad de intercambio catiónico (CIC), carbono orgánico total (COT), amonio (NH4+), nitrato (NO3- ), nitrógeno total (NT ) y carbono soluble (CS). Las características finales de los compost A y B fueron: pH 7,1 - 6,8, CE 3,3 - 2,9 (mS. cm- 1), COT 14,8 - 17,9 %, NT 0,97 - 0,88 %, NH4 + 501 - 144,9 mg kg-1, NO3- 552,3 - 543,0 mg kg-1 respectivamente. El proceso de compostaje podría ser una herramienta para estabilizar los residuos avícolas minimizando su impacto en el ambiente.
Palabras clave: compost • guano de gallina • cama de pollo parrillero • enmienda
INTRODUCCIÓN
La producción avícola nacional se encuentra en firme expansión. Durante el año 2010, la producción de pollos y huevos mostró un crecimiento del 6 y 4% respectivamente, en relación con 2009. La demanda interna mantuvo un récord en consumo de 34,4 kg.hab.año-1 de pollos y 218 huevos.hab.año-1. El 65% del sector avícola del país se concentra en las provincias de Entre Ríos y Buenos Aires (18).
La intensificación del sector avícola, trae como consecuencia la concentración de animales en áreas pequeñas, produciendo la acumulación de grandes cantidades de estiércol y deyecciones, generando problemas ambientales como la contaminación del agua, suelos y produciendo malos olores (10).
Una producción avícola conformada por 100.000 aves ponedoras, mantenidas en jaulas, produce más de 12 toneladas diarias de deyecciones (2). Las mismas contienen compuestos orgánicos e inorgánicos, con variables contenidos de humedad y población microbiana abundante. El valor nutritivo de estos residuos es mayor que el de otros estiércoles animales, debido a que son especialmente ricos en proteínas y minerales (8).
A menudo, los residuos son utilizados como abono y aplicados directamente al suelo, sin ningún tipo de tratamiento previo. Sin embargo, estas prácticas pueden conducir a serios problemas por pérdidas de nutrientes mediante lixiviación y volatilización, como también un efecto patógeno con la posible incorporación de microorganismos como Salmonella sp (20). Bitzer y Sims (1988) reportaron que la excesiva aplicación de residuos avícolas en los sistemas agrícolas puede causar la contaminación en aguas subterráneas por nitrato. También pueden provocar riesgos en la salud humana y animal (20).
Algunas de las alternativas para el tratamiento de estabilización de residuos avícolas, ambientalmente aceptadas, son la digestión anaeróbica y el compostaje (15, 21, 26). Se define compostaje como la descomposición y estabilización biológica de materiales orgánicos, bajo condiciones que permiten el desarrollo de temperaturas (T°) termófilas como resultado del calor producido biológicamente, para generar un producto final estable, libre de patógenos y semillas, que puede ser aplicado de forma beneficiosa al suelo (14).
Objetivo
• Evaluar el proceso de compostaje en dos mezclas con diferentes porcentajes de residuos avícolas (guano de aves ponedoras y cama de pollos parrilleros).
MATERIALES Y MÉTODOS
Proceso de compostaje y metodologías de análisis
El ensayo se realizó en el Laboratorio de Transformación de Residuos dependiente del Instituto de Microbiología y Zoología Agrícola (IMyZA) INTA Castelar. El estiércol de las aves ponedoras fue extraído de galpones automatizados para la producción de huevo, situados en una granja en la localidad de Mercedes, Provincia de Buenos Aires (34°42'43,18" S; 59°31'19,91" O). El otro residuo avícola fue cama de pollos para engorde (parrilleros). Otros componentes que fueron considerados en las mezclas fueron cama de equinos (compuesta por viruta y estiércol) y aserrín.
Bajo un diseño completamente aleatorizado (DCA) se realizaron dos tratamientos con 4 réplicas cada uno. Un tratamiento representado por la mezcla A fue compuesto por 56% de guano de aves ponedoras, 25% de cama de parrilleros y 19% de cama de equinos, mientras que el otro, representado por la mezcla B, fue compuesto por 57% de guano de ponedoras, 13% de cama de parrilleros y 30% de aserrín. La mezcla A presentó un porcentaje mayor de residuos avícola (guano de aves ponedores + cama de parrilleros) que la mezcla B, siendo 81 y 70 % respectivamente. Los porcentajes de los residuos fueron calculados en relación v/v.
Al inicio del ensayo, los residuos fueron mezclados manualmente según la composición de cada mezcla hasta obtener una adecuada homogenización. El volumen inicial de las pilas de compostaje fue de 2 m3 con una altura inicial de 1 m. La aireación se proporcionó mediante volteos manuales cada 3 - 5 días, la humedad se mantuvo entre 55 - 65 % con riegos durante el volteo de las pilas. Mientras se confeccionaron las pilas se agregaron 20 kg de sulfato de calcio en cada tratamiento, para obtener valores de pH más bajos y de esta manera acondicionar la mezcla de residuos a compostar.
El ensayo tuvo una duración total de 16 semanas. Se realizaron 13 muestreos en las pilas de compostaje (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 y 16 semanas del inicio del ensayo).
La extracción de las muestras se realizó en tres sectores de las pilas; éstas fueron homogeneizadas y cuarteadas hasta obtener una alícuota representativa de 1 kg (24).
Mediante la metodología propuesta por el Test Methods for the Examination of Composting and Compost (24) se cuantificaron siete variables: T°, pH, conductividad eléctrica (CE), carbono orgánico total (COT), carbono soluble (CS), humedad (H) y nitrógeno total (Nt). Otras variables evaluadas fueron: capacidad de intercambio catiónico (CIC) mediante la metodología propuesta por Harada e Inoko (1980) y la concentración de amonio (NH4 +) y nitrato (NO3 -) a partir del método de micro destilación, descrito por Bremner (1965).
La T° se midió diariamente, el pH, CE, H, COT semanalmente, NH4 + y NO3 - cada 15 días y CS y CIC mensualmente, mientras que Nt en las semanas 4, 8 y 16.
Análisis estadístico
Las variables H y CIC fueron analizadas por un modelo de ANOVA de medidas repetidas, para ver el efecto de tratamiento, y el efecto del tiempo en simultáneo.
Las variables restantes fueron analizadas por la prueba no paramétrica de Kruskal- Wallis, ya que los datos no cumplían con los supuestos de normalidad y homogeneidad de varianza, analizando cada fecha de muestreo por separado.
Se consideraron diferencias significativas cuando el valor p fue menor a 0,05. Todas las variables se analizaron utilizando el programa estadístico InfoStat (7).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Caracterización físico-química de los residuos
La tabla 1 resume los resultados de los análisis físico-químicos de los residuos previos a la mezcla. Las principales limitaciones del guano de ponedora fueron: pH ligeramente básico, elevado contenido de sales, alta densidad aparente y relación C/N baja. Para favorecer el proceso de transformación aeróbica del guano, se caracterizaron otros tres residuos típicos de la región (tabla 1) incluido la cama de parrilleros.
Tabla 1. Características físico-químicas iniciales de los residuos empleados.
Rizzo et al. (2013), encontraron resultados similares en la caracterización del guano aves ponedoras, donde resaltan que las principales limitaciones que presenta este residuo para ser compostado fueron la escasa porosidad y el alto contenido de sales, siendo necesario incorporar al residuo otro tipo de materiales que aporten carbono y estructura porosa.
Evolución de los variables físico-químicas
La T° presentó diferencias significativas en las semanas 1 y 2 entre las mezclas, siendo mayor en la mezcla A, alcanzado el máximo valor (63°C). En los dos tratamientos las curvas de T° mostraron el comportamiento característico del proceso de compostaje, cuando en las primeras semanas se logran valores termófilos, presumiéndose una higienización de los materiales, con la consecuente eliminación de posibles patógenos presentes en el material (23). En la semana 10 las T° fueron cercanas a las atmosféricas en los dos tratamientos.
Ambos tratamientos presentaron valores iniciales de pH alcalinos 8,3 y 8,2 para las mezclas A y B respectivamente, manteniendo estos valores hasta la semana 3.
Ambos tratamientos presentaron valores iniciales de pH alcalinos 8,3 y 8,2 para las mezclas A y B respectivamente, manteniendo estos valores hasta la semana 3.
Castrillón Quintana et al. (2006) encontraron que el aumento de pH podría atribuirse a la mineralización de proteínas, aminoácidos y péptidos produciendo amoníaco. Este incremento de pH durante la primera fase de compostaje, fue observado por otros autores (4, 17, 22). A partir de la semana 5, el pH comenzó a disminuir registrando valores cercanos a la neutralidad (7,1 y 6,7, para la mezcla A y B respectivamente) (tabla 2, pág. 199).
Tabla 2. Promedio y desvío estándar de T°, pH, CE, H°, COT, CS y CIC para la mezcla A y B.
Letras distintas minusculas indican diferencias significativas entre semanas (Test Tukey, p<0,05).
Distintas letras mayúsculas indican diferencias significativas entre los tratamientos (Test Tukey p<0,05).
Different lower letters indicate significant differences between weeks (Test Tukey, p<0.05).
Different capital letters indicate significant differences between treatments (Test Tukey p<0.05).
La CE fue alta al inicio del proceso y disminuyó rápidamente a lo largo del ensayo, encontrándose diferencias significativas entre los tratamientos en las semanas 6 a la 9. La disminución de esta variable puede deberse a la lixiviación de sales durante el proceso (16, 17, 21). Finalmente los productos compostados obtuvieron valores bajos y recomendables como enmienda de suelos.
El porcentaje de COT inicial fue de 25,6 ± 0,7 y 24.7 ± 2,9 en la mezcla A y B respectivamente, no encontrándose diferencias significativas. Este porcentaje fue disminuyendo a lo largo del tiempo en los dos tratamientos. A partir de la semana 6 se encontraron diferencias significativas entre las dos mezclas (14,9 % para la mezcla A y 17,9 % para la mezcla B), pudiéndose atribuir esto a una mayor actividad microbiana en la mezcla A relacionado con el mayor contenido de CS.
El mayor contenido inicial de CS en la mezcla A, podría deberse a que su composición estuvo conformada por una menor proporción de materiales ricos en lignina y celulosa como el aserrín (14). La mayor proporción de carbono lábil se encuentra en la primera etapa del compostaje, a medida que el proceso avanza este carbono es consumido y transformado en dióxido de carbono y compuestos más complejos. Consecuentemente al finalizar el proceso, la mezcla B presentó menor disminución del contenido de COT con respecto al valor inicial, podría estar relacionado con el menor contenido de CS en la mezcla (tabla 2, pág. 199).
Inicialmente, el N inorgánico se encontró en su forma reducida, como NH4 + El NH4 +, al inicio del ensayo, presentó valores de 6.203 y 4.373 mg kg-1 MS para las mezclas A y B respectivamente (figura 1).
Figura 1. Variación de los niveles de amonio y nitrato (mg kg-1 MS) durante el proceso de compostaje para la mezcla A y B.
El proceso aeróbico oxidativo transforma una parte de NH4 + presente en la solución a NO3-, siendo una de las razones por las que el NH4 + disminuye a lo largo del tiempo. Sin embargo, gran parte del nitrógeno se pierde por volatilización en forma de amoníaco (25). Si bien el contenido de NO3 - debería aumentar con el transcurso del tiempo, debido a la mineralización de la materia orgánica, existen pérdidas de nitrógeno por volatilización o lixiviación (6,9) (figura 1, pág. 200).
Con respecto al Nt, no se percibieron diferencias significativas entre las mezclas, observando una leve disminución en el tiempo (figura 2). Sin embargo, al compararse las concentraciones de Nt, entre la semana 4 y semana 16 se puede percibir que la mezcla A experimentó una disminución del 28,6%. Hansen et al. (1989) reportaron una disminución del 33% de Nt durante el proceso de compostaje de estiércol de ave de corral. Moore et al. (1997) encontraron que la volatilización del nitrógeno de residuos avícolas aumenta cuando los valores de pH superan a 7. Hasta la semana 8 los valores de pH se encontraron por encima de 7, lo cual podría explicar parte de las pérdidas de N, mediante la volatilización como amoníaco.
Figura 2. Porcentaje de Nt (% MS) en la semana 4,8 y 16 del compostaje para la mezcla A y B durante el compostaje.
La CIC aumentó a lo largo del proceso del compostaje (tabla 2, pág. 199), encontrándose diferencias significativas entre el principio y final del proceso en las dos mezclas. Este resultado indicó la mayor presencia de grupos funcionales y una mayor retención de nutrientes en los productos obtenidos. A su vez, hubo diferencias significativas entre los dos tratamientos, la mezcla A presentó mayores valores de CIC respecto de la mezcla B indicando que la mezcla que mayor porcentaje de residuos avícolas y menor contenido de aserrín derivó en un compost con moléculas más complejas que se asocian a un mayor grado de humificación.
Finalmente, la disminución del CE, COT y NH4 + y el incremento de NO3 - y CIC durante el proceso del compostaje indicarían la estabilización de la materia orgánica y la madurez del producto obtenido (21).
CONCLUSIÓN
El proceso de compostaje de dos mezclas compuestas por diferentes proporciones de residuos avícolas mostró una disminución de la salinidad, componentes del carbono y nitrógeno orgánico y NH4 + complementada con un aumento de la capacidad de retención de nutrientes y NO3 -. Esta evolución química favoreció la producción de un compost estable, maduro y adecuado para el uso como enmienda orgánica. La mezcla constituída por la mayor proporción de residuos avícolas y menor contenido de aserrín mostró un mayor descenso del COT debido a la mayor cantidad de fuentes carbonadas lábiles de fácil degradación. El compost proveniente de esta mezcla presentó una mayor capacidad de retención de nutrientes a pesar del menor contenido de materia orgánica. Finalmente, el proceso de compostaje podría ser una herramienta útil para estabilizar los residuos avícolas y minimizar su impacto en el ambiente.
BIBLIOGRAFÍA
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Agradecimientos
A la Ing. Agr. Msc. Laura Martinez por su gran aporte y dedicación en las correcciones de este trabajo.
A la Lic. en Estadística Maria José Beribe por su aporte en la revisión del análisis estadístico de este ensayo.
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CADIA - Centro Argentino de Ingenieros Agrónomos
10 de junio de 2015
Muy valioso trabajo.
Establec con claridad los mecanismos por medio de los cuales, lograr la captura de los elementos presentes en los residuos animales y de interés nutricional para los cultivos.
Es indispensable que los elementos presentes en los guanos retornen a los suelos agrícolas, lugar de donde provienen. pero deben ser retenidos por la matriz compuesta de humus y arcillas de un suelo bien conducido. Para ello los mecanismos del compostaje deben ser conocidos. Cuanto más conocidos, mejor.
Pero, como en este trabajo se pone de relieve, el volumen a tratar es enorme.
Pongamos el caso de las 12 toneladas diarias, aproximadamente, de guano de gallinas ponedoras. Para un correcto compostaje es necesario duplicar esa cantidad, en material celulósico o lignocelulósico. De ese modo mezclado y fermentado en medio controlado, se alcanza más o menos una masa de compost humificado, que retiene los nutrientes vegetales como, N, S, P, K, Fe, Cu, etc.,. además de capturar carbono que de otro modo iría a parar a la atmósfera, en forma de CO2 o lo que es infinitamente peor como CH4. El N también "se vuela " como ion NH3 y el S como óxido sulfuroso y ácido sulfihídrico.
Hoy en día, los productores de pollos parrilleros, encuentran mucha dificultad en obtener esos materiales celulósicos para las camas o yacijas. De modo que para darle ese uso de compostar guano, si no existe un negocio montado sobre la venta de compost, hace muy difícil la continuidad.
Por otra parte, es digno de considerar que para transportar 6 toneladas de guano, es necesario un pequeño camión volcador, y para transportar 12 toneladas de cáscara de arroz o girasol hacen falta tres camiones del mismo porte. (Dado el bajo peso específico aparente).
Los cultivos de cereales, por siembra directa, año tras año van dejando cantidades crecientes de material celulósico. Lo que deja como respuesta natural a todo esto, es que el compostamiento y humificación de los detritos, se puede producir mucho más eficientemente llevando el guano a donde está el material celulósico y no a la inversa. Procediendo a su incorporación por laboreo, el compostamiento y humificación se producen "in situ". Estas no son nuevas prácticas, son de algún modo, el ABC de la agronomía. El problema en cuanto a el exceso de nitrificación de los suelos y de las napas freáticas, se reduce al correcto manejo, al igual que con el exceso de aplicación de urea. En cuanto al manejo del guano fresco, es cuestión de diseñar correctamente los medios para su transporte y distribución. En un trabajo que realizaron los señores Maitino y Galvagno, el cual interpreté y expuse en el foro de Engormix, se ve claramente el resultado de esta práctica.
26 de junio de 2015
El compostar materiales bioticos retornables como los estiercoles, residuos de cosecha, residuos alimenticios urbanos para un agricultor es simple; 1) Se selecciona el lugar idoneo para colocar la mezcla a compostar atendiendo a criterios de manejo y distribución de agua; 2) se mezcla todo los materiales a compostar, 3) Se apila en lote geometricamente definidos; 4) se humectan e inoculan microorganismos eficiente; 5) en el contorno se les hacen zanjas de escurrido de lixiviados y sumidero para su almacenaje; 6) Dependiendo del volumen se plastifican para que no pierdan humedad y no se contaminen con materiales extraños (no estimados al momento de programar la mezcla inicial); 7) Monitoreo y evaluación de muestras compuestas durante todo el procedimiento de composta; 8) Cosecha y manejo por cosecha (almacenamiento clasificado por texturas finas, intermedias y gruesas).
AHORA POR MANEJO AGRONOMICO ESPECIFICO: hay que cualificar el tipo de composta necesaria para el tipo de suelo a labrar/cultivar (textura, estructura y materia organica de origen), tipo de cultivar y etapa fenologica del cultivar a complementar nutricionalmente.
Creo que este tipo de composta la emplearia inicialmente para la elaboración de sustratos para la producción de plántulas, punto critico en respaldo al valor genetico de la semilla a propagar. Ya desarrollado un plan sostenido de calidad y cantidad de plántulas, acudiría a nutrir la biota benefica alojada en la rizosfera de la planta en campo.
Hay algo bien chevere que pueden aplicar es la elaboracion de abonos foliares con estas compostas altamente humificada (textura muy fina y altamente adhesiva al contacto con los dedos "sensación manual al tacto"). La existencia de dificultades para transporte y manejo de compostas solidas en cultivos es notable, pero, si manejamos fertilizaciones foliares, los nutrimentos organicos-quimicos podrian actuan de manera limpia+rapida+precisa sobre los indicadores morfometricos productivos que hemos planificado para un cultivo en particular.
La gallinaza y la cama de pollo como pasivo ambiental de la avicultura convencional industrializada, es un problema. Planifiquen para que, donde y resultado de expresión de la composta sobre un cultivo en particular o asociación+rotación de estos. Se han inducido problemas+fracasos por hacer las propuesta de produccion y manejo de compostas "a la loca".
Mucho cuidado y estoy a sus ordenes en la Coord. Asistencia Tecnica - Gerencia de Participación y Desarrollo Comunitario - INIA, Venezuela ( Roberto Aguirre raguirre@inia.gob.ve 00-58-243-2404704 )
26 de junio de 2015
Los residuos orgánicos generados en las producciones avícolas intensivas (deyecciones de aves, plumas y material de cama) estos a la vez producen emisiones de gases de efecto invernadero, contaminación del suelo y el agua. La transformación mediante el compostaje y mejorar las condiciones del proceso, como nutrirla de acuerdo a las necesidades agrarias a través del agregado de aditivos nitrogenados, fosforados y potásicos de acuerdo a las necesidades de los suelos. En Perú yo tengo una empresa de fertilizantes orgánicos producimos compost, humus, Compost-humus de acuerdo a las necesidades de los suelos, previo análisis. El compostaje representa una alternativa viable para tratar los residuos provenientes de sistemas avícolas intensificados. Los resultados determinaron que el agregado de estos aditivos no mejoro las condiciones del proceso. Pero el uso de compost de pollo y gallina en mi empresa no tiene tanta salida más sale procesado por la lombriz y vendido como humus por lo que sus resultados has sido buenos en los diferentes cultivos y en especial el arroz que ha mejorado su producción, peso y calidad y en aquellas tierras que están muy salinas con la incorporación de compost mejoraron su estructura como textura y su producción mejoro y hay muchos resultados exitosos en diferentes experimentos. Por lo que mi empresa avícola abrió las puertas a otra empresa que hasta el momento es un éxito. Más aún si estos residuos son mezclados con otros residuos orgánicos y usando residuos de cosecha mejora su calidad y su nivel nutricional. y al Ing. Rodríguez tiene que mejorar su manejo ya que el compost llega a su maduración en un tiempo de 25 dias y la temperatura como su Ph son corregidos por aditivos orgánicos que hacen que no pierda su nivel nutricional, mas bien aumentarlo.
Saludos y felicitaciones a los autores de este brillante investigación y a los comentaristas por sus aportes.
Ing. Oswaldo Seclén
16 de junio de 2015
Creo que en México estamos en posibilidad de obtener resultados m,uy buenos en cuanto a la calidad del compostaje en un tiempo de 4 a 5 semanas en lugar de 16 y con el contenido final de nutrientes para el suelo agrícola en mayores cantidades dado que el proceso se desarrrolla a temperaturas mas bajas y estables por el proceso enzimático. Las elevadas temperaturas ocasionan perdida de nutrientes que se van al aire por el exceso de calor en el composteo tradicional.
